第1节简谐运动课件.ppt
小提琴曲小提琴曲?-优美的声音来自琴弦的振优美的声音来自琴弦的振动动鱼洗：鱼洗：古代盥洗用具，金属制。形似现在的脸盆。盆底装饰有鱼纹的，称“鱼洗”。第一章第一章 机械振动机械振动1.1 1.1 简谐运动简谐运动高中物理高中物理高中物理高中物理选修选修选修选修3 3 3 34 4 4 4振动现象振动现象:这些运动的共同特点是：这些运动的共同特点是：物体（或物体的一部分）在某一平衡位置附近做往复运动。一、机械振动一、机械振动 1.定义：物体在某一定义：物体在某一平衡位置平衡位置附近做附近做往复往复运动运动,叫做叫做机械振动，机械振动，简称为简称为 振动。振动。说明:(1)(1)平衡位置平衡位置 振动停止时物体所在的位置。(2)(2)往复运动往复运动-“周期性”-“对称性”问题问题1:物体为什么会做往复运动物体为什么会做往复运动?答答:1.存在存在力力;惯性惯性.问题问题2:这个力有什么特点这个力有什么特点?2.总是指向平衡位置总是指向平衡位置.O(1)定义定义:振动物体受到的振动物体受到的总是指向平衡位置总是指向平衡位置的的力力.2.2.回复力回复力:(2)关于回复力应注意以下几点：关于回复力应注意以下几点：a.回复力是合外力，不单纯是指某一个力。它是根 据力的作用效果“总是要把物体拉回到平衡位置”命名的；回复力不是一种特殊性质的力不是一种特殊性质的力。b.回复力的方向是“指向平衡位置”。c.不同振动中回复力的来源不同。d.有回复力的物体不一定做简谐运动。理想化条件：理想化条件：物体看成质点物体看成质点忽略弹簧质量忽略弹簧质量忽略摩擦力忽略摩擦力 思考：思考：振子的运动是怎样一种运动呢？振子的运动是怎样一种运动呢？二、二、弹簧振子弹簧振子1.定义定义:物体和弹簧物体和弹簧所组成的所组成的系统系统.弹簧弹簧+物体物体O-理想化模型理想化模型O回复力为零的位置回复力为零的位置.2.平衡位置平衡位置:3、位移（、位移（x）定义：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段。定义：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段。振子在振动过程中，位移时刻变化，振子在振动过程中，位移时刻变化，平衡位置平衡位置位移为零位移为零。振子的位移振子的位移x:x:都是相对于都是相对于平衡位置平衡位置的位移。的位移。3.弹簧振子振动过程中的弹簧振子振动过程中的x,F,a,v及能量分析及能量分析小球小球位置位置位移位移弹力弹力加速加速度度速度速度动能动能势能势能机械机械能能OAAOO-A-AO正正正正 负负负负 负负负负 正正正正 正正正正 负负负负 负负负负 负负负负 负负负负 正正正正 正正正正 负负负负 负负负负 正正正正 正正正正 正正正正 守守守守恒恒恒恒设设x轴的正轴的正方向向右方向向右远离平衡位置：位移、弹力、加速度增大，速度减小远离平衡位置：位移、弹力、加速度增大，速度减小靠近平衡位置：位移、弹力、加速度减小，速度增大靠近平衡位置：位移、弹力、加速度减小，速度增大弹簧振子运动时，弹力与位移有什么关系？弹簧振子运动时，弹力与位移有什么关系？A、-A点：位移、弹力、加速度最大，速度为零。点：位移、弹力、加速度最大，速度为零。O点：位移、弹力、加速度为零，速度最大点：位移、弹力、加速度为零，速度最大简谐运动简谐运动F=-kx取平衡位置取平衡位置O为为x轴的原点，设轴的原点，设x轴的正方轴的正方向向右。根据胡克定律，物体所受的弹力向向右。根据胡克定律，物体所受的弹力三、简谐运动三、简谐运动定义定义:物体所受回复力的大小与位移大小成正物体所受回复力的大小与位移大小成正比，并且总是指向平衡位置，则物体的运动叫比，并且总是指向平衡位置，则物体的运动叫做做简谐运动简谐运动。“”表示回复力方向始终与位移方向相表示回复力方向始终与位移方向相反反.k-(常量常量)x-振子离开平衡位置的位移振子离开平衡位置的位移,简称位简称位移移,方向总是背离平衡位置方向总是背离平衡位置.1.受力特征：受力特征：2.运动特征：运动特征：简谐运动的特点：变加速运动简谐运动的特点：变加速运动运动规律运动规律：简谐运动是一种周期性的变加速运动，：简谐运动是一种周期性的变加速运动，一些物理量（速度、位移、加速度等）及回复力一些物理量（速度、位移、加速度等）及回复力的大小、方向都随时间作周期性的变化，变化周的大小、方向都随时间作周期性的变化，变化周期为振动周期期为振动周期T。简谐运动的对称性简谐运动的对称性:1.时间的对称时间的对称 2.速度的对称速度的对称说明：说明：练习练习1、一弹簧振子周期为一弹簧振子周期为s，当它从平衡当它从平衡位置向右运动了位置向右运动了1.8 s时，其运动情况是（时，其运动情况是（）向右减速向右减速 向右加速向右加速 向左减速向左减速 向左加速向左加速B练练习习2、一一质质点点做做简简谐谐运运动动，在在t1和和t2两两个个时时刻刻加加速速度度相相同同，则则在在这这两两个个时时刻刻，下下列列物物理理量量一一定相同的是定相同的是 （）A、位移位移 B、速度速度 C、动能动能 D、回复力回复力ACD总结：总结：一、机械振动一、机械振动定义定义定义定义:物体物体物体物体(或物体的一部分或物体的一部分或物体的一部分或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动叫做在某一中心位置两侧所做的往复运动叫做在某一中心位置两侧所做的往复运动叫做在某一中心位置两侧所做的往复运动叫做机械机械机械机械振动振动振动振动，简称，简称，简称，简称振动振动振动振动 回复力：总是指向中心位置的力（根据力的作用效果命名）回复力：总是指向中心位置的力（根据力的作用效果命名）回复力：总是指向中心位置的力（根据力的作用效果命名）回复力：总是指向中心位置的力（根据力的作用效果命名）平衡位置：振动物体原来静止时的位置平衡位置：振动物体原来静止时的位置二、弹簧振子（理想化模型）二、弹簧振子（理想化模型）1、位移：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段。、位移：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段。2、弹力：胡克定律弹力：胡克定律3、简谐运动：、简谐运动：F=-kx4、运动规律：、运动规律：远离平衡位置：位移、弹力、加速度增大，速度减小远离平衡位置：位移、弹力、加速度增大，速度减小 靠近平衡位置：位移、弹力、加速度减小，速度增大靠近平衡位置：位移、弹力、加速度减小，速度增大 端点：位移、弹力、加速度最大，速度为零。端点：位移、弹力、加速度最大，速度为零。O点：位移、弹力、加速度为零，速度最大点：位移、弹力、加速度为零，速度最大证明：证明：竖直方向振动的竖直方向振动的弹簧振子所做的振动弹簧振子所做的振动是简谐运动是简谐运动根据回复力的规律根据回复力的规律F=-kx去判断断去判断断判断物体是否做简谐运动的方法：判断物体是否做简谐运动的方法：证明证明:竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动竖直悬挂的弹簧振子做简谐运动证明步骤：证明步骤：1 1、找平衡位置、找平衡位置2 2、找回复力、找回复力 3 3、找、找F=F=kxkx4 4、找方向关系找方向关系l1证明:平衡状态平衡状态时有时有:mg=-klmg=-kl1 1 当向下拉动当向下拉动x x长度时弹簧所受的长度时弹簧所受的 合外力为合外力为 F=-k(x+F=-k(x+l l1 1)+mg)+mg =-kx =-kx-kl-kl1 1+mg+mg =-=-kxkx (符合简谐运动的公式符合简谐运动的公式)
